golang 定时任务方面time.Sleep和time.Tick的优劣对比分析

golang 写循环执行的定时任务，常见的有以下三种实现方式

1、time.Sleep方法：

for {
   time.Sleep(time.Second)
   fmt.Println("我在定时执行任务")
}

2、time.Tick函数：

t1:=time.Tick(3*time.Second)
for {
   select {
   case <-t1:
      fmt.Println("t1定时器")
   }
}

3、其中Tick定时任务

也可以先使用time.Ticker函数获取Ticker结构体，然后进行阻塞监听信息，这种方式可以手动选择停止定时任务，在停止任务时，减少对内存的浪费。

t:=time.NewTicker(time.Second)
for {
   select {
   case <-t.C:
      fmt.Println("t1定时器")
      t.Stop()
   }
}

其中第二种和第三种可以归为同一类

这三种定时器的实现原理

一般来说，你在使用执行定时任务的时候，一般旁人会劝你不要使用time.Sleep完成定时任务，但是为什么不能使用Sleep函数完成定时任务呢，它和Tick函数比，有什么劣势呢？这就需要我们去探讨阅读一下源码，分析一下它们之间的优劣性。

首先，我们研究一下Tick函数，func Tick(d Duration) <-chan Time

调用Tick函数会返回一个时间类型的channel，如果对channel稍微有些了解的话，我们首先会想到，既然是返回一个channel，在调用Tick方法的过程中，必然创建了goroutine,该Goroutine负责发送数据，唤醒被阻塞的定时任务。我在阅读源码之后，确实发现函数中go出去了一个协程，处理定时任务。

按照当前的理解，使用一个tick,需要go出去一个协程，效率和对内存空间的占用肯定不能比sleep函数强。我们需要继续阅读源码才拿获取到真理。

简单的调用过程我就不陈述了，我在这介绍一下核心结构体和方法（删除了部分判断代码，解释我写在表格中）：

func (tb *timersBucket) addtimerLocked(t *timer) {
   t.i = len(tb.t)  //计算timersBucket中，当前定时任务的长度
   tb.t = append(tb.t, t)// 将当前定时任务加入timersBucket
   siftupTimer(tb.t, t.i)  //维护一个timer结构体的最小堆（四叉树），排序关键字为执行时间，即该定时任务下一次执行的时间
   if !tb.created {
      tb.created = true
      go timerproc(tb)// 如果还没有创建过管理定时任务的协程，则创建一个，执行通知管理timer的协程，最核心代码
   }
}

timersBucket，顾名思义，时间任务桶，是外界不可见的全局变量。每当有新的timer定时器任务时，会将timer加入到timersBucket中的timer切片。timerBucket结构体如下：

type timersBucket struct {
   lock         mutex //添加新定时任务时需要加锁（冲突点在于维护堆）
   t            []*timer //timer切片，构造方式为四叉树最小堆
}

func timerproc(tb *timersBucket) 详细介绍

可以称之为定时任务处理器，所有的定时任务都会加入timersBucket，然后在该函数中等待被处理。

等待被处理的timer，根据when字段（任务执行的时间，int类型，纳秒级别）构成一个最小堆，每次处理完成堆顶的某个timer时，会给它的when字段加上定时任务循环间隔时间（即Tick(d Duration) 中的d参数），然后重新维护堆，保证when最小的timer在堆顶。当堆中没有可以处理的timer(有timer,但是还不到执行时间)，需要计算当前时间和堆顶中timer的任务执行时间差值delta，定时任务处理器沉睡delta段时间，等待被调度器唤醒。

核心代码如下（注释写在每行代码的后面，删除一些判断代码以及不利于阅读的非核心代码）：

func timerproc(tb *timersBucket) {
   for {
      lock(&tb.lock) //加锁
      now := nanotime()  //当前时间的纳秒值
      delta := int64(-1)  //最近要执行的timer和当前时间的差值
      for {
         if len(tb.t) == 0 {
            delta = -1
            break
         }//当前无可执行timer,直接跳出该循环
         t := tb.t[0]
         delta = t.when - now //取when组小的的timer，计算于当前时间的差值
         if delta > 0 {
            break
         }// delta大于0，说明还未到发送channel时间，需要跳出循环去睡眠delta时间
         if t.period > 0 {
            // leave in heap but adjust next time to fire
            t.when += t.period * (1 + -delta/t.period)// 计算该timer下次执行任务的时间
            siftdownTimer(tb.t, 0) //调整堆
         } else {
            // remove from heap，如果没有设定下次执行时间，则将该timer从堆中移除（time.after和time.sleep函数即是只执行一次定时任务）
            last := len(tb.t) - 1
            if last > 0 {
               tb.t[0] = tb.t[last]
               tb.t[0].i = 0
            }
            tb.t[last] = nil
            tb.t = tb.t[:last]
            if last > 0 {
               siftdownTimer(tb.t, 0)
            }
            t.i = -1 // mark as removed
         }
         f := t.f
         arg := t.arg
         seq := t.seq
         unlock(&tb.lock)//解锁
         f(arg, seq) //在channel中发送time结构体,唤醒阻塞的协程
         lock(&tb.lock)
      }
      if delta < 0  {
         // No timers left - put goroutine to sleep.
         goparkunlock(&tb.lock, "timer goroutine (idle)", traceEvGoBlock, 1)
         continue
      }// delta小于0说明当前无定时任务，直接进行阻塞进行睡眠
      tb.sleeping = true
      tb.sleepUntil = now + delta
      unlock(&tb.lock)
      notetsleepg(&tb.waitnote, delta)  //睡眠delta时间，唤醒之后就可以执行在堆顶的定时任务了
   }
}

至此，time.Tick函数涉及到的主要功能就讲解结束了，总结一下就是启动定时任务时，会创建一个唯一协程，处理timer,所有的timer都在该协程中处理。

然后，我们再阅读一下sleep的源码实现，核心源码如下：

//go:linkname timeSleep time.Sleep
func timeSleep(ns int64) {
   *t = timer{} //创建一个定时任务
   t.when = nanotime() + ns //计算定时任务的执行时间点
   t.f = goroutineReady //执行方法
   tb.addtimerLocked(t)  //加入timer堆，并在timer定时任务执行协程中等待被执行
   goparkunlock(&tb.lock, "sleep", traceEvGoSleep, 2) //睡眠，等待定时任务协程通知唤醒
}

读了sleep的核心代码之后，是不是突然发现和Tick函数的内容很类似，都创建了timer,并加入了定时任务处理协程。神奇之处就在于，实际上这两个函数产生的timer都放入了同一个timer堆，都在定时任务处理协程中等待被处理。

优劣性对比，使用建议

现在我们知道了，Tick，Sleep，包括time.After函数，都使用的timer结构体，都会被放在同一个协程中统一处理，这样看起来使用Tick，Sleep并没有什么区别。

实际上是有区别的，Sleep是使用睡眠完成定时任务，需要被调度唤醒。Tick函数是使用channel阻塞当前协程，完成定时任务的执行。当前并不清楚golang 阻塞和睡眠对资源的消耗会有什么区别，这方面不能给出建议。

但是使用channel阻塞协程完成定时任务比较灵活，可以结合select设置超时时间以及默认执行方法，而且可以设置timer的主动关闭，以及不需要每次都生成一个timer(这方面节省系统内存，垃圾收回也需要时间)。

所以，建议使用time.Tick完成定时任务。

补充：Golang 定时器timer和ticker

两种类型的定时器：ticker和timer。两者有什么区别呢？请看如下代码：

ticker

package main
import (
        "fmt"
        "time"
)
func main() {
        d := time.Duration(time.Second*2)
        t := time.NewTicker(d)
        defer t.Stop()
        for {
                <- t.C
                fmt.Println("timeout...")
        }
}

output:

timeout…

timeout…

timeout…

解析

ticker只要定义完成，从此刻开始计时，不需要任何其他的操作，每隔固定时间都会触发。

timer

package main
import (
        "fmt"
        "time"
)
func main() {
        d := time.Duration(time.Second*2)
        t := time.NewTimer(d)
        defer t.Stop()
        for {
                <- t.C
                fmt.Println("timeout...")
  // need reset
  t.Reset(time.Second*2)
        }
}

output:

timeout…

timeout…

timeout…

解析

使用timer定时器，超时后需要重置，才能继续触发。

ticker 例子展示

package main
import (
        "fmt"
        "time"
)
func main() {
        t := time.NewTicker(3*time.Second)
        defer t.Stop()
        fmt.Println(time.Now())
        time.Sleep(4*time.Second)
        for {
                select {
                case <-t.C:
                        fmt.Println(time.Now())
                }
        }
}

output:

2018-04-02 19:08:22.2797 +0800 CST

2018-04-02 19:08:26.3087 +0800 CST

2018-04-02 19:08:28.2797 +0800 CST

2018-04-02 19:08:31.2797 +0800 CST

2018-04-02 19:08:34.2797 +0800 CST

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持三水点靠木。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教。